水產(chǎn)養(yǎng)殖業(yè)是一種在受控環(huán)境下放養(yǎng)和捕撈水生生物的行業(yè)。水產(chǎn)養(yǎng)殖業(yè)如今已成為成長zui快速的動物類食品行業(yè)，2012年，所有消費魚類的約46%都是由水產(chǎn)養(yǎng)殖設(shè)施生產(chǎn)的。根據(jù)聯(lián)合國糧食與農(nóng)業(yè)組織（UN FAO）報告《2012年世界漁業(yè)和水產(chǎn)養(yǎng)殖業(yè)狀態(tài)》稱，2010年水產(chǎn)養(yǎng)殖生產(chǎn)已經(jīng)達到估計1250億美元的總產(chǎn)值，近30多年以來一直以平均8.8%的年度成長率擴張著，而這樣的成長率將在未來年份有望進一步增長1。由于健康的水生環(huán)境對于成功經(jīng)營水產(chǎn)養(yǎng)殖具有至關(guān)重要的意義，所以保持水質(zhì)達標和穩(wěn)定水質(zhì)參數(shù)一直是水產(chǎn)養(yǎng)殖業(yè)所面對的zui大關(guān)注點之一。盡管魚類都養(yǎng)殖在受控環(huán)境下，但水產(chǎn)養(yǎng)殖的密集而封閉的特性都對魚塘和循環(huán)系統(tǒng)的使用提出了額外挑戰(zhàn)。

　　在影響魚類行為特性和健康的所有水質(zhì)參數(shù)當中，氨濃度是zui重要的一項。氨是一種氮與氫的無色氣態(tài)化合物，濃度較大時具有強烈的刺激性氣味。在水生環(huán)境當中，氨以兩種形式存在：離子態(tài)氨，相對沒有毒性，其化學結(jié)構(gòu)式為NH4+，而有毒性的非離子態(tài)的氨則不帶電荷，其化學結(jié)構(gòu)式為NH3。2 在任何給定時間呈現(xiàn)的氨的形式變化則*受水溫和pH值控制，在堿度較高的狀況下，往往會導致有毒的非離子氨濃度升高。

　　在任何水生環(huán)境下的氮循環(huán)當中，氨都發(fā)揮著重要的作用。氮循環(huán)是一個氧化過程，氨在其中首先被水中天然存在的螺旋菌和單胞菌轉(zhuǎn)化成（NO2-），然后其它細菌品種，即螺旋菌和硝桿菌，再將NO2-轉(zhuǎn)化成（NO3-）。這個過程既可發(fā)生在淤泥底層和植物的表面，也可發(fā)生在箱式養(yǎng)殖系統(tǒng)的生物過濾器內(nèi)。NO2-對魚類仍有毒性，但可以刺激桿菌的生長和移殖，從而將NO2-轉(zhuǎn)化成毒性較低的NO3-形式。NO3-會隨后被水產(chǎn)養(yǎng)殖系統(tǒng)內(nèi)的水生植物和藻類所吸取。氮氣循環(huán)直接受氧氣濃度和堿度影響，這兩者的降低都會造成循環(huán)終結(jié)，然后等待氨和NO2-濃度的再次上升4。值得注意的是，一定濃度的氨有利于特定浮游生物和藻類的生長，從而會改變水生生物多樣性和生態(tài)系統(tǒng)的動態(tài)。

　　氨主要是經(jīng)由魚類本身的廢物而進入水生環(huán)境的。魚類飼料當中經(jīng)常包含高濃度的蛋白質(zhì)，而當?shù)鞍踪|(zhì)經(jīng)過分解代謝之后，就會生成副產(chǎn)品氨。隨后,魚類會通過自己鰓上皮組織內(nèi)的局部分壓梯度，將氨從自己的血液內(nèi)排出至水中，并有一小部分經(jīng)尿液排出5。而飼料當中的食物蛋白質(zhì)含量與所生成的氨濃度直接成正比，蛋白質(zhì)含量越高，氨濃度越大。氨的其它來源包括了藻類或未吃盡食物在水生環(huán)境內(nèi)的分解，容積較小的水體內(nèi)更容易出現(xiàn)氨濃度尖峰。

　　在魚塘內(nèi)，氨“沉積”會以植物和藻類的形式發(fā)生。這些有機物需要氮氣作為生成的關(guān)鍵營養(yǎng)物質(zhì)，而且這些營養(yǎng)來自于對水內(nèi)含氨的吸收。隨著光合作用速率的提高，植物和藻類生長會加快，對氨的攝入量也會增加。盡管水生系統(tǒng)內(nèi)藻類的存在會直接導致氨濃度的降低，但并不是一種去除氨的可行長期性方法。在冬季月份當中，氨的生產(chǎn)量穩(wěn)定不變，但藻類的氨攝入量卻受到了限制。這會導致氨濃度上升，因此魚會因此感到壓力，而這段時間內(nèi)，魚的免疫系統(tǒng)會由于氣溫較低而受到抑制9。而藻類的茂盛生長也會被破壞無遺，藻類種群會無緣無故地突然死亡。在這種狀況之下，藻類物質(zhì)從氨的沉積處變成了另一個氨的來源，同時降低了溶解氧濃度和pH值，增加了二氧化碳的存在濃度。

　　根據(jù)其存在濃度，氨會直接和間接地影響到魚類，某些魚種更容易受到氨毒性的影響。在約0.05mg/L的較低濃度下，非離子氨對于魚類是有害的，有可能導致魚類生長不良以及飼料轉(zhuǎn)化率降低，降低產(chǎn)卵能力和受精能力，增加所承受的壓力和受細菌感染和疾病侵襲的易感性6。而在其濃度超過2.0mg/L的情況下，氨會造成魚的鰓和組織損害、極度昏睡和死亡。在進食飼料量較少的冬季，氨的濃度可能會因為低溫降低了藻類光合作用的速率，導致以這種方式所能去除的氨數(shù)量較少，使得氨的濃度更高。

　　對氨的耐受力依魚種而不同。非洲肺魚（Protopterus dolloi）能夠?qū)⒔獬钡亩拘?，將其轉(zhuǎn)化成其它類型的廢棄產(chǎn)物，諸如尿素或谷氨酸鹽7，而諸如巨彈涂魚（Periophthalmodon schlosseri）的魚類能夠通過部分氨基酸分解代謝來減少體內(nèi)氨含量8。其它諸如泥鰍（Misgurnus anguillicaudatus）能夠耐受更為的氨濃度。

圖1：加拿大養(yǎng)魚場。照片由Claire Mitchel提供。

圖2：藻類生長茂盛的魚塘。圖片來自www.united-tech.com

圖3：非洲肺魚。圖片由Mathae G?tehal提供

圖4：手持儀器測試。圖片由Hoskin Scientific提供

　　測量水體的氨濃度水平只能提供了當時時刻的快照式信息，但卻不能反映出其在過程當中的動態(tài)波動。在氨濃度達到較高水平時，作為權(quán)宜之計，可以使用一系列的常用的替代手段來糾正這種現(xiàn)象。但是每一種方法的有效性都有待討論，絕大多數(shù)方法都不屬于長期解決方案。

　　過度喂食是出現(xiàn)氨累積現(xiàn)象的主要根源，但減少喂食率并非短期方案，極少能夠即刻產(chǎn)生效果。為了減少長期范圍內(nèi)的風險以及盡量減少在亞致死量下氨暴露的相關(guān)影響，應按每個季度實施適度管理的保守喂食率，同時在每季度調(diào)整、監(jiān)測蛋白質(zhì)含量。在壓力緊張期內(nèi)喂食會進一步惡化這個問題，因為這樣會讓飼料不能吃盡，助長氨濃度的上升。

　　而添加石灰或磷也是另一種方案。添加石灰制劑對于糾正pH值很有幫助，而且經(jīng)常在氨的毒性形式zui有可能達到zui高點的下午后半段時間施用10。這種方法不是通過去除氨發(fā)揮作用，而是改變氨的存在形式，使其在低pH值條件下從有毒形式轉(zhuǎn)化為無毒形式。實際上，在堿度足夠的魚塘內(nèi)添加石灰，會導致pH值的快速偏離，只會讓氨的問題更加惡化。磷對于藻類起到了肥料的作用，增加了藻類數(shù)量，由此可以提高氨的攝入量11。在水產(chǎn)養(yǎng)殖業(yè)當中，光照才是藻類茂盛生長的主要催化劑，而不是營養(yǎng)物質(zhì)的供應量，所以，盡管在藻類數(shù)量崩潰后重新恢復藻類茂盛生長方面有用，但增加磷在增長藻類數(shù)量方面效果甚低。

　　其它解決方案包括了增加魚塘內(nèi)的通氧量以及用新水沖淡。通過給魚塘加氧，毒性形式的溶解氨將從水中擴散到空氣當中。這種方式在小規(guī)模上有效，但對于更大型的水產(chǎn)養(yǎng)殖塘則效果卻不好，在大型塘內(nèi)增加通氧量只能起到將塘底沉淀物翻攪起來的作用，反而更增加了氨的濃度12。用魚水沖淡在較小規(guī)模下有效，能夠稀釋和減少所含有的氨濃度。但是，在較大規(guī)模的水產(chǎn)養(yǎng)殖企業(yè)，降低氨濃度尖峰所需的水量極為龐大，這樣會增加經(jīng)濟和時間上的成本，并有可能將魚塘污水排放到當?shù)丨h(huán)境內(nèi)。

　　在水產(chǎn)養(yǎng)殖環(huán)境下，特別是在大規(guī)模養(yǎng)殖場內(nèi)，對于高濃度氨并沒有什么快速見效的解決手段，所以重點應放在預防上而不是糾正上，而定期監(jiān)測也成為其中關(guān)鍵的組成要素。

　　在水產(chǎn)養(yǎng)殖池塘或水箱較少的小規(guī)模養(yǎng)殖設(shè)計之內(nèi)，手動氨測試套件就足夠使用，市面上也有許多種不同的液體或粉末測試套件可供選購。這些套件使用簡便，能夠提供快照式的氨讀數(shù)。

　　而采用諸如Seneye這樣的沉潛式箱內(nèi)監(jiān)測產(chǎn)品，將能夠?qū)Πò睗舛仍趦?nèi)的多種水質(zhì)參數(shù)實現(xiàn)連續(xù)監(jiān)測，提供的和更為詳盡的記錄，并起到早期警報系統(tǒng)的作用。對于更大的養(yǎng)殖規(guī)模，手動測試套件使用起來耗時過長，其結(jié)果有可能只適合提供一定的范圍，而不能提供的數(shù)值。在這種情況下，手持式監(jiān)測儀器就是*解決方案，它能夠在大量養(yǎng)殖水塘或水箱設(shè)施范圍內(nèi)監(jiān)測氨濃度。這種裝置減少了監(jiān)測每份水樣所花費的時間，并能讀取到實際讀數(shù)。

　　魚類生長并不會受對較高氨濃度的短暫日常暴露的影響。由于沒有什么保證奏效的可以在短期內(nèi)減少較高氨濃度的辦法，所以重點仍要放在預防上。通過采取連續(xù)或定期監(jiān)測水質(zhì)參數(shù)的辦法，將可以識別出日常和季度性波動和趨勢。這些數(shù)據(jù)可隨后幫助實現(xiàn)更的水產(chǎn)養(yǎng)殖管理規(guī)范，并兼顧考慮到放養(yǎng)密度、捕撈密度以及所要實施的飼喂制度這幾個方面的問題。